c++lambda表达式

前言：关于c++中lambda表达式很久之前就想写一个教程了

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C++ Lambda 表达式教程

1. 什么是 Lambda 表达式？

Lambda 表达式是 C++11 引入的一种匿名函数对象，允许你在需要函数的地方直接定义内联函数，无需显式命名。它们常用于：

• 作为算法（如 std::sort、std::for_each）的参数
• 实现回调函数
• 简化代码逻辑

2. 基本语法

Lambda 表达式的基本结构：

[capture list](parameter list) -> return type { function body }

• 捕获列表 []：定义如何捕获外部变量（如 [x, &y]）
• 参数列表 ()：类似普通函数的参数（可省略，如 []{};）
• 返回类型 -> type：可省略（编译器自动推导）
• 函数体 {}：函数的具体实现

示例 1：最简单的 Lambda

[]() { std::cout << "Hello, Lambda!"; }();  // 直接调用
// 输出：Hello, Lambda!

示例 2：带参数和返回值

auto add = [](int a, int b) -> int { return a + b; };
std::cout << add(3, 4);  // 输出：7

3. 捕获列表详解

捕获列表决定了 lambda 如何访问外部变量：

捕获方式	语法	说明
无捕获	[]	不捕获任何外部变量，函数体内不能使用外部变量
值捕获	[x, y]	按值捕获变量 x 和 y（复制一份到 lambda 内部）
引用捕获	[&x, &y]	按引用捕获变量 x 和 y（直接访问外部变量）
混合捕获	[x, &y]	值捕获 x，引用捕获 y
隐式值捕获	[=]	按值捕获所有外部变量
隐式引用捕获	[&]	按引用捕获所有外部变量
混合隐式捕获	[=, &x]	按值捕获所有变量，但 x 按引用捕获

示例 3：值捕获与引用捕获

int x = 10;
auto value_capture = [x]() { return x + 1; };  // 值捕获
auto ref_capture = [&x]() { return x + 1; };   // 引用捕获x = 20;
std::cout << value_capture();  // 输出：11（捕获的是 x 的副本）
std::cout << ref_capture();    // 输出：21（捕获的是 x 的引用）

4. 递归 Lambda

若需要在 lambda 内部递归调用自身，需使用 std::function 显式声明类型：

示例 4：递归计算阶乘

#include <functional>std::function<int(int)> factorial = [&factorial](int n) {return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);
};std::cout << factorial(5);  // 输出：120

5. Lambda 在标准库中的应用

Lambda 常用于标准库算法中，替代传统的函数对象。

示例 5：使用 Lambda 排序

#include <algorithm>
#include <vector>std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5};
std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) { return a > b; });  // 降序排序// 输出：5 4 3 1 1
for (int num : nums) std::cout << num << " ";

示例 6：使用 Lambda 过滤元素

#include <algorithm>
#include <vector>std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
auto even_count = std::count_if(nums.begin(), nums.end(),[](int x) { return x % 2 == 0; });std::cout << "偶数数量：" << even_count;  // 输出：2

6. 可变 Lambda

默认情况下，值捕获的变量在 lambda 内部是只读的。若需要修改，需使用 mutable 关键字：

示例 7：可变 Lambda

int x = 10;
auto increment = [x]() mutable { x++; return x; };std::cout << increment();  // 输出：11
std::cout << x;            // 输出：10（外部 x 未被修改）

7. 泛型 Lambda（C++14+）

C++14 允许使用 auto 参数创建泛型 lambda：

示例 8：泛型 Lambda

auto add = [](auto a, auto b) { return a + b; };std::cout << add(3, 4);       // 输出：7（int + int）
std::cout << add(3.1, 4.2);   // 输出：7.3（double + double）

8. Lambda 与移动语义

C++14 允许使用初始化捕获（也称为广义捕获），支持移动语义：

示例 9：移动捕获

#include <memory>auto ptr = std::make_unique<int>(42);
auto lambda = [value = std::move(ptr)]() { return *value; };std::cout << lambda();  // 输出：42

9. 注意事项

1. 生命周期问题：引用捕获时需确保引用的变量在 lambda 执行时仍然有效。
2. 性能考虑：值捕获会复制变量，大型对象建议使用引用捕获。
3. 可调用对象类型：普通 lambda 的类型是唯一的，不可直接比较；std::function 可存储任意可调用对象，但有额外开销。

10. 总结

Lambda 表达式使 C++ 代码更简洁、灵活，尤其在处理算法、回调等场景时优势明显。掌握 lambda 的关键在于理解捕获列表和参数传递方式，根据场景选择合适的捕获策略。